L'ossigeno atmosferico è richiesto da tutte le piante e animali terrestri e acquatici per la respirazione: la scomposizione dei composti organici per il carbonio e l'energia necessaria al mantenimento e alla crescita cellulare. Le piante e gli animali restituiscono quindi ossigeno all'atmosfera, al suolo o all'acqua, sebbene ci siano più percorsi per l'ossigeno da intraprendere, principalmente interagendo con altre molecole nel suolo e nell'acqua.

Aria, suolo e acqua

L'atmosfera terrestre ha una concentrazione di ossigeno del 21% e l'elemento viene rapidamente riciclato tra piante, animali e l'atmosfera attraverso la fotosintesi e la respirazione. In acqua, l'ossigeno si muove molto più lentamente, quindi il consumo di ossigeno attraverso la respirazione spesso supera la produzione attraverso la fotosintesi, con conseguente spostamento giornaliero delle concentrazioni di ossigeno disciolto. Allo stesso modo, la penetrazione dell'ossigeno nel suolo saturo è molto più lenta di quella del suolo asciutto che porta a concentrazioni di ossigeno diverse in diverse parti del terreno. Questo, a sua volta, influenza ulteriormente il trasporto di ossigeno.

Fotosintesi

Nella fotosintesi, il biossido di carbonio atmosferico viene convertito in glucosio all'interno delle foglie delle piante. L'ossigeno è un sottoprodotto della fotosintesi e viene rilasciato dalle piante nuovamente nell'atmosfera. Può anche essere rilasciato attraverso il sistema radicale, fornendo ossigeno al suolo. La vegetazione acquatica sommersa e il fitoplancton rilasciano ossigeno prodotto durante la fotosintesi nell'acqua. Sia le piante terrestri che quelle acquatiche rendono l'ossigeno disponibile per la respirazione da altre piante e animali.

Respirazione

La respirazione è un processo cellulare eseguito sia dalle piante che dagli animali. Durante la respirazione, l'ossigeno molecolare viene utilizzato per abbattere composti organici del carbonio. Negli animali, questo carbonio proviene dal cibo che consumano, mentre il carbonio nelle piante si ottiene durante la fotosintesi. La respirazione che richiede ossigeno è chiamata respirazione aerobica e consiste nell'ossigeno che accetta gli elettroni dal carbonio. Elementi diversi dall'ossigeno possono essere usati per accettare gli elettroni dal carbonio, anche se sono meno efficienti.

Respirazione anaerobica

L'ossigeno fornisce la massima energia a piante, animali e microbi durante la respirazione. Tuttavia, quando tutto l'ossigeno nell'acqua o nel suolo saturo è stato consumato, alcuni microbi possono sostituire altri composti per l'ossigeno, inclusi ferro, manganese, nitrato e solfato, in un processo noto come respirazione anaerobica. La respirazione anaerobica è comune nei suoli delle zone umide, che sono spesso allagati e hanno concentrazioni di ossigeno inferiori rispetto ai terreni più secchi. Quando l'ossigeno rientra nel terreno o nell'acqua, riprende la respirazione aerobica.